JPH0376775A

JPH0376775A - 溶接用粘着性シーラント及び金属部材の接合法

Info

Publication number: JPH0376775A
Application number: JP2206690A
Authority: JP
Inventors: Lawrence A Strecker; ローレンス　エイ．ストレッカー
Original assignee: Lear Corp EEDS and Interiors
Current assignee: Lear Corp EEDS and Interiors
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1991-04-02
Also published as: US5030816A; KR910004773A; EP0414030A2; EP0414030A3

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、接着剤及びシーラントの技術に係り、特に、
導電性の接着剤及びシーラントに関する。

〔従来の技術〕

自動車工業においては、テープが広範囲に使用されてい
る。それらのテープは、自動車車体の第一鉄系金属部材
の接合間のギャップを密封するために適用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶接用シーラント、すなわち２個の第一鉄系金属部材間
に置かれ、そのテープを介してスポット溶接することに
よって上記２個の金属部材を接合せしめ、一方上記部材
間の結合を補助するための接着剤として作用するところ
のシーラントテープは、特に自動車工業において製造者
に多くの所望の用途を提供するであろう。

本発明の目的は、広範囲の用途における使用に際して、
良好な溶接結果が得られる粘着性シーラントを提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、広範囲の用途における使用に際し
て、良好な溶接結果を得ることのできる金属部材の接合
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の１つは、溶接可能な粘着性シーラントテープで
ある。そのテープは、約２０から約８０重量パーセント
の変形可能な反応性樹脂基質と、約２０から約８０重量
パーセントの、上記基質全体にわたって分散せしめられ
かつ任意の方向に向けられた導電性繊維から構成されて
いる。

また、本発明の他の１つは、２個の金属部材の接合法で
ある。その方法では、ストリップ状の上記溶接用シーラ
ントが、２個の金属部材間に配置され、それらの部材が
、上記ストリップ状の溶接可能なシーラントテープを介
して一緒にスポット溶接される。

〔作用〕

シーラントの変形可能な反応性樹脂基質全体にわたって
分散せしめられかつ任意の方向に向けられた導電性繊維
を与えることによって、良好な溶接結果が得られる。

〔実施例〕

本発明の粘着性シーラントは、変形可能な反応性樹脂基
質（マトリクス）及び上記基質全体にわたって分散せし
められかつ任意の方向に向けられた導電性繊維から構成
されている。

反応、結合及び粘性に関する重要な機能制限が満足され
る場合には、変形可能な反応性樹脂基質の構造は決定的
なものではない。

反応に関して、本発明の樹脂基質は、約９０日以上の室
温貯蔵寿命があって、しかも高温で十分に硬化反応を起
こす変形可能な反応性樹脂であれば良い。自動車の製造
に使用される粘着性シーラントの場合、硬化温度は、自
動車塗料の焼付サイクル時間及び温度プロフィール（例
えば、１６３℃で３０分）内にあるべきである。

本発明の樹脂は、２つ以上のエポキシド官能性を有する
材料、及びエポキシ硬化剤から成る。適切な官能基エポ
キシ材料は、エポキシ樹脂、エポキシ・エラストマー付
加物及びエポキシ樹脂とエポキシ・エラストマー付加物
の混合物、及びエポキシ樹脂、エポキシ・エラストマー
及び他の樹脂の混合物、及び２以上のエポキシド官能基
を欠いているエラストマーを有する。適切なエポキシ樹
脂は、例えばビスフェノールＡのジグリシダルエーテル
等の、エポキシ樹脂を基礎としたビスフェノールを含ん
でいる。また、適切なエポキシエラストマーは、ニトリ
ル、多硫化物またはポリエーテルエポキシ付加物を調整
したカルボキシルを含んでいる。さらに、エポキシ及び
エラストマーの混合物も同様に製剤され得る。

本発明のシーラント製剤が９０日以上の室温貯蔵寿命を
示し、かつ所望の時間及び温度プロフィール内でそのエ
ポキシ樹脂を硬化せしめる様に、タフネス化エポキシ用
の硬化剤が、選択される。

硬化サイクルは、適切な硬化剤あるいは促進剤を選択す
ることによって調整される。アミン錯体をブロックされ
たＬｅｗｉｓ酸促進剤は、好ましい硬化剤である。ボロ
ントリフルオライドアミン錯体（例えば、ボロントリフ
ルオライドモノエチルアミン）及びボロントリクロライ
ドアミン錯体（例えば、Ｃ１ｂａ　　Ｇｅｔｇｙ　　Ｄ
Ｙ９５７７）などのブロックしたアミン錯体が、本発明
の実施に適切な硬化剤であることがわかった。Ｃｉｂａ
Ｇｅｉｇｙ（チバガイキー）ＤＹ９５７７は、特に好ま
しい硬化剤である。シーラント製剤は、好ましくは、約
１．５重量パーセントから約２．５重量パーセントの硬
化剤を含んだものである。

本発明の変形可能な反応性樹脂基質の粘性は、温度依存
性がある。粘性に関して、樹脂基質は、室温で自活粘弾
性固体であり、かつ溶接中にその基質が溶接区域から変
位あるいは部分的に変位され得る様に、溶接条件下で充
分な流体になる変形可能な反応性樹脂基質であれば良い
。テープの室温特性は、ＡＳＴＭ　　Ｄ−５に記述され
たコーン針入度計試験を用いて、好都合に特徴づけられ
得る。

本発明のテープは、上述の試験方法を用いて、約２５℃
の温度で１５０グラム（ｇ）コーンによって、約５０ｍ
ｍから約１５０ｍｍ針人させることが好ましい。樹脂基
質は、溶接電極によって加えられる力の結合効果結果及
び溶接区域における抵抗加熱によって、溶接中に溶接区
域から部分的に追い出される。エポキシド官能基を欠く
他の樹脂及びエラストマーも、基質の物理特性を調節す
るために反応性樹脂に含有され得る。例えば、衝撃抵抗
を改善するためには、エラストマー樹脂が含有せしめら
れ、油性面との結合性を改善するためには、親油樹脂が
含有せしめられる。適切な炭火水素樹脂は、約６６℃と
溶接プロセスの溶接温度（５３８℃）以下の間の溶融温
度を持つべきであり、特別の粘着性シーラント合成物に
含まれる他の成分と調和している。調和塵は、溶解度及
び反応度によって定義される。調和可能な樹脂は、テー
プ製剤の他の成分と１つの位相混合を形成し、そのテー
プ製剤の他の成分と不所望な反応を起こさないものであ
る。適切なエラストマー材料は、アクリルエラストマー
及びニトリルエラストマーを含んでいる。どちらかと言
えば、ニトリルエラストマーが好ましい。Ｐｏ１ｙｓａ
ｒから販売され、ＸＦ３７２として作られたニトリルブ
タジェンゴムが、本発明の実施に特に良く適合すること
がわかった。

例えば、油で汚染された金属部材を結合するための溶接
可能なシーラントテープ合成物は、親油樹脂あるいはエ
ラストマーを含んでいる。Ｒｅｆｃｈｏ　１　ｄコーポ
レーションから販売され、スーパＢｅｃｈａｃ　ｉ　ｔ
ｅ２４−０２０として知られた親油性テルペンフェノー
ル樹脂が、この点について有用であることがわかった。

油性を帯びた基板に関して有効に使用できることがわか
った親油性ブロックスチレンブタジェンゴムは、Ｋｒａ
ｔｏｎｌｌｏｌとして知られている。これは５ｈｅ１１
　　Ｃｈｅｍｉｃａｌコーポレーションから販売されて
いる。

親油樹脂及びエラストマーは、本発明のシーラントテー
プの約３０重量パーセンントまで包含し得る。エラスト
マー原料は、本発明のシーラントテープの約３から約１
５重量パーセントの間にあることがより好ましい。

また、本発明の基質は、当業者に良く知られた従来の充
填剤、希釈剤及び処理助剤を含んでいる。

例えば、本発明の粘着性シーラントの好適な実施例では
、熱で分解してガス状生成物を形成し、それによってテ
ープを膨張せしめ、硬化中に結合金属部材間のギャップ
を充満せしめるような化学的あわ立て剤が含まれている
。ベンゼンスルホニルヒドラジンやアゾビスホルムアミ
ドなどのあわ立て剤を生成する窒素が、本発明に対して
有用であることが分かった。粘着性シーラントは、タル
ク、シリカ、及びカーボンブラックなどの従来の充填剤
を含んでいる。

本発明の金属繊維は、導電性すなわち金属繊維であれば
良い。適切な金属繊維の例として、銅繊維、銀繊維及び
鋼鉄繊維などがある。本発明のシーラントテープの主用
途は、自動車車体の第一鉄金属成分を結合及び密封接合
することにあるので、鋼鉄繊維がより好ましい。Ｉｎｔ
ｅｎｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓ　ｔｅｅｌＷｏｏｌから販売
されている細断鋼鉄ウール（４分の１インチに切断され
た＃０繊維及び＃３繊維）が、本発明に対して有効であ
ることがわかった。

（繊維とは、小片ではないことを意図している。

代表的には、それらの繊維は、１０：１よりも大きな外
観比を持つことを意味する）。本発明のシーラントテー
プは、約３０から約６０重量パーセントの金属繊維を含
んでいる。

本発明の溶接可能なシーラントテープの原料は、従来の
中閲せん断ミキサ（例えば、シグマ製剤が事前硬化する
のを避けるために、適切に制御してやる必要がある。エ
ポキシ硬化剤及び化学あわ立て剤以外のシーラント製剤
から成る原料は、約ｌ１６℃まで加熱される。エポキシ
硬化剤及びあわ立て剤は、温度に敏感であり、エポキシ
硬化剤が混合中にさらされ得る温度！ＶＢは、採用され
る硬化システムによって変わる。代表的には、その温度
は、６０℃を越えてはならない。例えば、シーラント製
剤の事前硬化を避けるために、好ましい硬化剤であるＣ
１ｂａ　　Ｇｅｉｇｙ　　ＤＹ９５７７及び化学あわ立
て剤を添加する前に、６０℃よりも低い温度に冷却し、
その硬化剤の添加後も６０℃を越えないようにしてやる
必要がある。混合後、薄く、平坦な、細長い粘着性シー
ラントテープを形成する様に、従来の押出し機を用いて
均質な混合物が調節されるが、硬化剤の活性温度を越え
ないようにしなければならない。

好ましいＣ１ｂａ　　Ｇｅｉｇｙの材料に対し、この温
度は、最適な安全処理に対して約６０℃である。

その後、テープは所望の長さに切断され、基板に適用さ
れ得るように準備される。そのテープは、結合されるべ
き部材間に置かれ、その集合体がスポット溶接される。

粘着性シーラントは、例えば、約３０分間約１６３℃ま
での高温になるまで露光することによって、硬化され得
る。

溶接用シーラントテープの成分エポキシ樹脂及びエラストマー：重量パーセントシクロ
脂肪族エポキシ　　　　　　８．６７（Ｙ２Ｏ２−Ｃｉ
ｂａ　　Ｇｅｉｇｙ）エラストマー・エポキシ付加物　
　７．５（Ｐｏｌｙｄｉｓ　　３６１０１−５）ポリエ
ーテル・エポキシ付加物　　８．５８（Ｐｏｌｙｄｉｓ
　　３６２２１　２）エポキシ硬化剤：ボロン三塩化物アミン　　　　　　１．５７（ＤＹ９５
７７−Ｃｉｂａ　　Ｇｅｉｇｙ）炭化水素エラストマー
：アクリルニトルゴム　　　　　　　３．０（Ｐｏｌｙｓ
ａｒ　　ＸＦ３７２）スチレンブタジェンブロック共重合体７．５（Ｋｒａｔ
ｏｎｌｌＯｌ−９ｈｅｌｌコーポレーシヨン）親油樹脂：テルペンフェノール樹脂　　　　　３．０（Ｂｅｃｋｃ
ｉｔｅ２４−０２０）あわ立て剤：　　　　　　　　　　　０．０４（Ｃｅｌ
ｏｇｅｎ　　０Ｔ−ＵｎｉＲｏｙａｌ）４．４オキシビ
スフィルタ：（ベンゼンスルホニルヒドラジン）カーボンブラック　　　　　　　　０．１５（Ｒａｖｅ
ｎ　　Ｂｌａｃｋ）金属繊維：鋼鉄ウール：　　　　　　　　　　　５９．９９（４分
の１インチ長に切断）１００．００原料は、Ｂ　ａｋｅｒ−Ｐ　ｅｒｋｉｎｓシグマ刃ミキ
サに刃元キサ、均質なパテ状のかたまりが得られる様に
、１時間低速で混合された。混合物は、Ｂｏｎｏｔｔ押
出し機に供給された。そこでは、押出しによって０．３
５インチ×０．５インチ横断面積を持つテープが形成さ
れた。テープの一片が、２枚の２０ゲ一ジ自動車車体鋼
板の間に置かれた。２枚の板は一緒に溶接され、８個以
上の４．５ｍｍ径溶接ナゲツトが製造された。

上述の製剤を使用している基本的な樹脂基質バインダを
用いて、一連の粘着性シーラントテープが作られた。異
なる成分含有値から生ずる異なる物理特性及び導電性要
素の材料を調べるために、ある僅かな変形がなされた。

これらの変形サンプルが準備され、シーラントに導電性
粒子を使用することと、導電性繊維を使用することの価
値が観察された。

樹脂バインダは、従来の方法で準備された。また、非常
に精細な鉄粉が濃度を変えて導入された。

導入された導電性繊維は、平均繊維長が約４分の１イン
チである裁断した鋼鉄ウールであった。長さ自体は、決
定的なものでないが、これはたまたまこのシステムで作
動させるのに便利な長さである。その後、シーラントが
押出され、約０．３５インチ厚で約０．５インチ幅を持
つシーラントテープが形成された。このシーラントは、
２個の油で汚れた冷間圧延された鋼板の間に置かれ、■
６半溶接サイクルの間１０，０００アンペアの電流を持
つ約４８０−４９０ボルトの電圧で溶接された。その結
果のサンプルは、その後１６３℃で２０分間養生された
。

これらのサンプルに対する結合の質の成果及び従来のオ
ーバラップせん断力によって決定される結合力は、以下
の表１に示されている。

この表かられかる様に、鉄粒子を有するテープを使用し
ての溶接では、溶接ナゲツト径がうまく行かなかった。

一方、繊維を加えた全てのサンプルでは、良好な溶接が
得られた。さらに、繊維を使用した場合には、高負荷で
もシーラントによって得られた結合力は低減しなかった
。

僅かな変形を伴ったこの製剤は、異なる量の金属繊維を
用いてテストされ、異なる量の鉄粉を入れたものと比較
され、金属繊維を入れたものと金属粒子を入れたものと
の差異が調べられた。以下の表は、シーラントに対する
異なる充填量とその結果である溶接情報を示している。

表１量　溶接性（４連続からの　溶第１溶接に関する半成　　分　（Ｗｔ、幻溶接サイクルの＃）　　ナゲツト
１　　鉄粉　　５５．７　　　　　０２　　　　　　１２．８　　　　　０３　　　　　　５０．９　　　　　０４　　　　　　１３．３　　　　　０５　　　　　　３９．１　　　　　０６　　　　　　５１．０　　　　　０７　＃Ｏ小中間５１．７　　　　１６溶接接４．５ｍｍ導電性例切断鋼鉄ウール５９．０５３．８５９．０３４．０５１．６５６．９１６溶接１６　　〃１６　〃１６　　〃１６　〃１６　〃＞４．５ｍｍ鋼板対鋼板は、１６の可能な、本発明の粘着性シーラン
ト用いてなされた溶接と事実上同一の結果から、１６の
半溶液サイクルを示す。

このテストから、導電性繊維を含有するシーラントは、
導電性粒子を含有するシーラントよりも優れた結果が得
られることがわかった。

〔発明の効果〕

本発明の粘着性シーラントは、変形可能な反応性樹脂基
質及び上記基質全体にわたって分散せしめられかつ任意
の方向に向けられた導電性繊維から構成されているので
、金属部材間に置いて溶接する際に、良好な溶接結果が
得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱変形可能な反応性樹脂基質及び導電性成分から
構成され、上記導電性成分が上記基質全体にわたって分
散せしめられかつ任意の方向に向けられた導電性繊維で
あることを特徴とする溶接用粘着性シーラント。
（２）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記熱変形可能な反応性樹脂基質は、約４０から約
７０重量パーセントの成分割合であって、上記導電性繊
維は、約３０から約６０重量パーセントの成分割合であ
ることを特徴とする溶接用粘着性シーラント。
（３）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記導電性繊維が鋼鉄であることを特徴とする溶接
用粘着性シーラント。
（４）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記樹脂基質が、官能基エポキシ樹脂を含有してい
ることを特徴とする溶接用粘着性シーラント。
（５）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記樹脂基質が、官能基エポキシ樹脂及びエラスト
マー樹脂を含有していることを特徴とする溶接用粘着性
シーラント。
（６）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記樹脂基質が、官能基エポキシ樹脂及びエラスト
マー樹脂の混合物を含有していることを特徴とする溶接
用粘着性シーラント。
（７）請求項１に記載の溶接用粘着性シーラントにおい
て、上記樹脂基質が、エポキシエラストマー付加物を含
有していることを特徴とする溶接用粘着性シーラント。
（８）ストリップ状の溶接用粘着性シーラントテープを
２個の金属部材間に配置し、上記ストリップ状の溶接用
粘着性シーラントテープを介して上記２個の金属部材を
一緒にスポット溶接する方法であって、上記テープが、
約４０から約７０重量パーセントの熱変形可能な反応性
樹脂基質と、約３０から約６０重量パーセントの、上記
基質全体にわたって分散せしめられかつ任意の方向に向
けられた導電性繊維から構成されていることを特徴とす
る２個の金属部材の接合法。
（９）請求項８に記載の金属部材の接合法において、上
記導電性繊維は金属であることを特徴とする金属部材の
接合法。
（１０）請求項８に記載の金属部材の接合法において、
上記導電性繊維は鋼鉄であることを特徴とする金属部材
の接合法。
（１１）請求項９に記載の金属部材の接合法において、
上記反応性樹脂基質が、官能基エポキシ樹脂を含有して
いることを特徴とする金属部材の接合法。
（１２）請求項９に記載の金属部材の接合法において、
上記反応性樹脂が、エポキシエラストマー付加物を含有
していることを特徴とする金属部材の接合法。
（１３）請求項８に記載の金属部材の接合法において、
上記反応性樹脂基質が、官能基エポキシ樹脂とエラスト
マーの混合物を含有していることを特徴とする金属部材
の接合法。（１４）請求項８に記載の金属部材の接合法
において、上記反応性樹脂基質が、官能基エポキシエラ
ストマー付加物を含有していることを特徴とする金属部
材の接合法。